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,1042. 北京科技大学学报 第32卷 磁性很小，所以很多人尝试掺杂稀土元素替代B或 度逐渐减弱.高温的磁化强度随温度变化的曲线， 者掺杂过渡族元素来替代F。以期增强它的磁 即高温MT曲线（图3）也显示，x=0.025的样品是 性6).例如，Xu等研究了Bi(m.sCm.s)03陶 由三方结构(T=643K)和立方结构(T.=750K)两 瓷的结构和磁性，他们发现其结构与BFO3相比几 相组成.因此，当x=0.2和0.3时，样品中仍有三 乎没有变化，却表现出了明显的铁磁性，磁化强度从 方结构的成分；然而当x=0.4以后，由于XRD中看 Bf03的0.004Am2.kg'增加到0.6Am2.kg(外 不到32附近的双峰，因此样品中只有BC03立方 加磁场为796k4·m1)Lu等0在对 结构.从图4中可以清楚地看到，x=0.6的样品的 Bi(FesCo..5)O进行结构和多铁性的研究中，发现 XRD中，20从52到56.5范围内，三个峰出现了劈 结构从BFO,的三方结构变为立方结构，磁性也有 裂，这可能是立方结构的晶体畸变造成的，从x= 所增强，在外加磁场为398kA·m的情况下，磁化 0.2开始到x=1.0为止，在所有样品中均观察到这 强度达到了0.55Am·kg.但是，到目前为止，关 种畸变， 于Co和N掺杂的BFOg晶体结构和磁性的系统 研究还未见报道. 本文用N和Co分别对BFO3进行掺杂，掺杂 x=1.0 量依次变化，得到的样品记为B9-.CoO:和 x-0.9 BF-,NiO3,对它们的结构和磁性进行了研究. x-0.8 1实验方法 0.7 将粉末N0、FeO3、BOa、CoO4(纯度大于 0.6 99.%按比例混合，在研钵里充分研磨，其中B0: x0.5 过量5%以补偿B在烧结过程中挥发造成的损失， 然后粉末在10MPa的压力下压成直径为10mm、厚 04 2mm的薄片，在空气中以固相反应法进行烧结.随 -0.3 着C掺杂量的增加，样品的熔点降低，所以烧结温 0.2 度随着Co的加入而下降，烧结温度从1033K降到 =0.1 933K,最终得到的样品标记为Bfa-,Co0,其中， x=0,0.025,0.05,0.075,0.10.2…,1.0N掺杂 -0 样品烧结温度为1033K,得到的样品标记为 30 4050607080 Bfe-.Ni03,其中，x=0.10.20.30.50.7,0.8 28% 0.9,1.Q.利用X射线衍射(XRD)分析样品的晶体 图1Bfa-,Ca,O3样品的XRD图谱 结构，用振动样品磁强计(VSM)和交变梯度磁强计 Fig 1 XRD pattems of BFe-,Co,O3 sampks (AGM)测量样品的磁性 2实验结果及讨论 图1为Bfa-.C003(x=00.1,0.2…,1.0) x=0.1 样品的XRD结果，从图中可以看出：当x=O时，样 x-0.075 品为BfO0单相，即三方结构；当x增加到0.2时， x-0.050 20在32附近的双峰以及51.5和56.5的峰强逐 x=0.025 渐减弱；当x=0.3时，BF03三方结构的衍射峰几 从A九 乎消失；当x=0.4时，B03三方结构的衍射峰完 =0 从风先 全消失，x增加的同时伴随着新的衍射峰产生和增 20 304050607080 强，这一点可以明显地从≤0.1的样品的XRD 20 结果（图2）看出：随着x的增加，28附近的衍射峰 图2Bfg-,CoO3样品的XRD图谱 强度逐渐增强，32°、51.5和56.5附近的衍射峰强 Fig 2 XRD pattems of BFe-CoO3 samples北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 磁性很小所以很多人尝试掺杂稀土元素替代 Ｂｉ或 者掺杂过渡族元素来替代 Ｆｅ以期增强它的磁 性 ［6--9］．例如Ｘｕ等 ［9］研究了 Ｂｉ（Ｆｅ0∙95Ｃｏ0∙05）Ｏ3 陶 瓷的结构和磁性他们发现其结构与 ＢｉＦｅＯ3相比几 乎没有变化却表现出了明显的铁磁性磁化强度从 ＢｉＦｅＯ3的 0∙004Ａｍ 2·ｋｇ －1增加到 0∙6Ａｍ 2·ｋｇ －1 （外 加 磁 场 为 796 ｋＡ·ｍ －1 ）． Ｌｕ 等 ［10］ 在 对 Ｂｉ（Ｆｅ05Ｃｏ0∙5）Ｏ3进行结构和多铁性的研究中发现 结构从 ＢｉＦｅＯ3的三方结构变为立方结构磁性也有 所增强在外加磁场为 398ｋＡ·ｍ －1的情况下磁化 强度达到了 0∙55Ａｍ 2·ｋｇ －1．但是到目前为止关 于 Ｃｏ和 Ｎｉ掺杂的 ＢｉＦｅＯ3 晶体结构和磁性的系统 研究还未见报道． 本文用 Ｎｉ和 Ｃｏ分别对 ＢｉＦｅＯ3进行掺杂掺杂 量依次 变 化得 到 的 样 品 记 为 ＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3 和 ＢｉＦｅ1－ｘＮｉｘＯ3对它们的结构和磁性进行了研究． 1 实验方法 将粉末 ＮｉＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂｉ2Ｏ3、Ｃｏ3Ｏ4 （纯度大于 99∙5％ ）按比例混合在研钵里充分研磨其中Ｂｉ2Ｏ3 过量 5％以补偿 Ｂｉ在烧结过程中挥发造成的损失 然后粉末在 10ＭＰａ的压力下压成直径为10ｍｍ、厚 2ｍｍ的薄片在空气中以固相反应法进行烧结．随 着 Ｃｏ掺杂量的增加样品的熔点降低所以烧结温 度随着 Ｃｏ的加入而下降烧结温度从 1033Ｋ降到 933Ｋ最终得到的样品标记为ＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3其中 ｘ＝00∙0250∙050∙0750∙10∙2…1∙0．Ｎｉ掺杂 样品烧 结 温 度 为 1033Ｋ得 到 的 样 品 标 记 为 ＢｉＦｅ1－ｘＮｉｘＯ3其中ｘ＝0∙10∙20∙30∙50∙70∙8 0∙91∙0．利用 Ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）分析样品的晶体 结构用振动样品磁强计 （ＶＳＭ）和交变梯度磁强计 （ＡＧＭ）测量样品的磁性． 2 实验结果及讨论 图 1为 ＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3 （ｘ＝00∙10∙2…1∙0） 样品的 ＸＲＤ结果．从图中可以看出：当 ｘ＝0时样 品为 ＢｉＦｅＯ3单相即三方结构；当 ｘ增加到 0∙2时 2θ在 32°附近的双峰以及 51∙5°和 56∙5°的峰强逐 渐减弱；当 ｘ＝0∙3时ＢｉＦｅＯ3 三方结构的衍射峰几 乎消失；当 ｘ＝0∙4时ＢｉＦｅＯ3 三方结构的衍射峰完 全消失．ｘ增加的同时伴随着新的衍射峰产生和增 强这一点可以明显地从 0≤ｘ≤0∙1的样品的 ＸＲＤ 结果 （图 2）看出：随着 ｘ的增加28°附近的衍射峰 强度逐渐增强32°、51∙5°和 56∙5°附近的衍射峰强 度逐渐减弱．高温的磁化强度随温度变化的曲线 即高温 Ｍ--Ｔ曲线 （图3）也显示ｘ＝0∙025的样品是 由三方结构 （ＴＮ ＝643Ｋ）和立方结构 （Ｔｃ＝750Ｋ）两 相组成．因此当 ｘ＝0∙2和 0∙3时样品中仍有三 方结构的成分；然而当 ｘ＝0∙4以后由于 ＸＲＤ中看 不到 32°附近的双峰因此样品中只有 ＢｉＣｏＯ3 立方 结构．从图 4中可以清楚地看到ｘ＝0∙6的样品的 ＸＲＤ中2θ从 52°到 56∙5°范围内三个峰出现了劈 裂这可能是立方结构的晶体畸变造成的．从 ｘ＝ 0∙2开始到 ｘ＝1∙0为止在所有样品中均观察到这 种畸变． 图 1 ＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3样品的 ＸＲＤ图谱 Ｆｉｇ．1 ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3ｓａｍｐｌｅｓ 图 2 ＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3样品的 ＸＲＤ图谱 Ｆｉｇ．2 ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆＢｉＦｅ1－ｘＣｏｘＯ3ｓａｍｐｌｅｓ ·1042·